Die Suche nach leisem Überschallflug

NASAs X-59 Experimentalflugzeug hat seinen zweiten Testflug absolviert und leitet damit eine intensive Serie von Dutzenden geplanten Testflügen ein, die dem ultimativen Ziel des Programms entgegenlaufen: Regulierern nachzuweisen, dass kommerzieller Überschallflug über Land technisch machbar ist, ohne die bodengestützten Überschallknalle zu erzeugen, die zum Verbot von Überschallflügen über Land in den USA vor mehr als fünf Jahrzehnten führten.

Das Besondere am X-59

Herkömmliche Überschallflugzeuge erzeugen Überschallknalle, weil Stoßwellen auf eine Weise miteinander interagieren und sich zu einer scharfen Drucksignatur stapeln, die am Boden als störender doppelter Knall ankommt. Das X-59 ist so konstruiert, dass dieses Stapeln durch eine stark verlängerte Rumpfform und sorgfältig konstruierte äußere Geometrie verhindert wird, die dazu führt, dass die an verschiedenen Teilen des Flugzeugs erzeugten Stoßwellen zu unterschiedlichen Zeiten am Boden ankommen, was den Druckimpuls verteilt, anstatt ihn zu konzentrieren.

Das Ergebnis – wenn das Design wie vorhergesagt funktioniert – ist ein viel leiserer dumpfer Ton statt eines störenden Knalls. NASA hat dies die Low-Boom-Signatur genannt, und die spezifische Geometrie des X-59 ist so optimiert, dass sie einen Ton erzeugt, der auf Bodenebene mit etwa 75 Dezibel wahrgenommen werden könnte – ungefähr so laut wie das Zuschlagen einer Autotür, im Vergleich zu den 90+ Dezibeln des Knalls eines herkömmlichen Überschallflugzeugs.

Das QueSST-Missionskonzept

Das X-59 ist das Herzstück von NASAs Quiet SuperSonic Technology, oder QueSST, Programm. Die Mission hat zwei Phasen. Die erste besteht darin, zu zeigen, dass das Low-Boom-Design des Flugzeugs tatsächlich wie vorhergesagt funktioniert – dass die akustische Signatur am Boden wesentlich leiser ist als die eines herkömmlichen Überschallflugzeugs. Die zweite Phase beinhaltet das Fliegen des X-59 über ausgewählte Gemeinden in den USA und das Sammeln von Daten darüber, wie Einwohner die Low-Boom-Signatur wahrnehmen und darauf reagieren.

Diese Daten zur Reaktion der Gemeinde sind das entscheidende Ergebnis, das Regulierer benötigen. Die Federal Aviation Administration und die International Civil Aviation Organization haben ein Verbot für überländige kommerzielle Überschallflüge aufrechterhalten, das auf der störenden Natur des herkömmlichen Überschallknalls basiert. Wenn das X-59 zeigen kann, dass seine Low-Boom-Signatur ein akzeptabel niedriges Niveau der Gemeindebelästigung erzeugt, bietet es die wissenschaftliche Grundlage für Regulierer, diese Regeln möglicherweise zu überarbeiten und erstmals seit der Concorde-Ära die Tür für überländige kommerzielle Überschallflüge zu öffnen.

Fortschritt im Testflugprogramm

Der zweite Flug stellt einen frühen Meilenstein in dem umfangreichen Testflugprogramm dar. Jeder Flug vertieft das Verständnis des Ingenieur-Teams für die Leistung des Flugzeugs und validiert Rechenmodelle, die zur Vorhersage der akustischen Signatur verwendet werden. Die Testflüge konzentrieren sich zunächst auf die Flugzeugleistung, das Handling und die Systeme, bevor sie zu akustischen Messungen übergehen, die Chase-Flugzeuge und bodengestützte Mikrophon-Arrays erfordern, um den Knall präzise zu charakterisieren.

Der Zeitplan für Überflüge über Gemeinden – was nicht nur ein funktionierendes Flugzeug, sondern auch FAA-Genehmigung, Gemeindeauswahl und umfangreiche akustische Ausrüstung erfordert – wird in Jahren und nicht in Monaten gemessen. Der zweite Flug ist ein notwendiger und ermutigender früher Schritt, aber das endgültige wissenschaftliche Ergebnis des Programms liegt noch mehrere Jahre in der Zukunft.

Das kommerzielle Überschall-Umfeld

Das X-59 Programm läuft parallel zu Entwicklungsanstrengungen von Unternehmen wie Boom Supersonic, die das Overture Passagierflugzeug entwickelt. Booms Programm zielt zunächst auf transatlantische Routen ab – wo Überland-Boom-Beschränkungen nicht relevant sind – würde aber enorm von Regeländerungen profitieren, die Überland-Überschallflüge auf transkontinentalen Routen wie Los Angeles bis New York ermöglichen.

Der Erfolg oder Misserfolg des X-59 wird die Regelungsumgebung direkt prägen, die bestimmt, ob diese überländigen Routen jemals für kommerzielle Überschallflugzeuge zugänglich sind. Wenn die Low-Boom-Technologie wie vorhergesagt funktioniert und Gemeinden die leisere Signatur akzeptabel finden, könnte dies zu einer Überarbeitung der FAA-Regeln führen, die seit der Pensionierung der Concorde im Jahr 2003 erwartet wird. Der zweite Flug ist ein kleiner, aber bedeutsamer Schritt in Richtung dieses möglichen Ergebnisses.

Dieser Artikel basiert auf Berichten von NASA. Lesen Sie den Originalartikel.